JPS5930453A - 溶融アルミニウム含有鋼及び合金の連続鋳造方法及び装置 - Google Patents

溶融アルミニウム含有鋼及び合金の連続鋳造方法及び装置

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JPS5930453A
JPS5930453A JP13560382A JP13560382A JPS5930453A JP S5930453 A JPS5930453 A JP S5930453A JP 13560382 A JP13560382 A JP 13560382A JP 13560382 A JP13560382 A JP 13560382A JP S5930453 A JPS5930453 A JP S5930453A
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molten metal
meniscus
casting
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ロバ−ト・トムソン
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶融アルミニウム含有鋼及び合金を連続的に鋳
造する方法及び装置に関する。
鋼の連続鋳造技術では、当技術に固有の6つの大きな問
題があることがよく認められている。これらは、漏斗部
から型への金属の流れを制御するために使用されている
セラミック計量ノズルの不信頼性、インゴットの表皮が
型壁に付着しようとするのを妨げるために使用される不
動潤滑剤の不足、及び最後に、鋼が計量ノズルから空気
を通って型中へ自由落下する時の鋼の再I俊化に関する
これらの問題範囲の最初のものについて、保持容器の底
に通じる特別の寸法の計量ノズルを設けることによって
、及び保持容器中の液体深さのためそれに作用する鉄靜
ヘッドの精密制御を維持してこのノズルを通る鋼の流れ
を次に制御することによって、及び容器中の液体金属の
温度の精密制御を行なうことによって、容器から型への
鋼の流れを制御することは鋼の連続鋳造において知られ
ている。工業上の実際において、及びほぼ全ての既知の
技術において、これらの計量ノズルは首尾よき作動のた
めに重要である物理的、化学的及び幾何学的仕様の耐火
材料で作られる連続鋳鋼生産に特有の部品である。この
既知の手順は多くの欠点をもっており、そのうち最も重
大なものはノズルのオリフィスの寸法がその動作中に変
化して型への金属の供給速度、従って型からの製品の取
出速度を変えることがある可能性があることである。
計量ノズルのオリフィスの寸法は高速度液体金属の通過
により生じる浸食のため増加することがある。これは高
価な耐食性耐火性材料の使用を必要とし、このような材
料でさえ早暁浸食して型への金属の供給速度を増し、そ
の結果として型からの鋳造速度は型区域での固化時間の
減少が浴融金属を型のFへ噴出し且つ@造停止を起すよ
うな1直まで増大する。計量ノズルのオリフィスの寸法
は種々の情況ドでその内部表面への酸化物の物質の堆積
によって減少することがある。これらのノズルを塞ぐ堆
積物の源が保持容器自体中の液体金属の成分にあること
は認められている。鋼の場合には、保持容器中のアルミ
ニウムを含む鋼が早暁計量ノズルを塞ぐので、実際には
普通の商用ビレット寸法の製品の製造を制御するように
設定された計lノズルを通して斯かる鋼を連続鋳造する
ことは可能でなかった。計量ノズルの使用による別の困
難はその実際のオリフィス寸法が保持容器中の液体金属
の温度及び深さの狭い範囲内で製造される特定の製品寸
法及び合金型に適するように選ばれることから生じる。
これらの変数のうち、液体の深さだけは鋳造作業中操作
者の制−下にあるので、鋳造速度は保持容器中の金属の
深さを変えることによって粗雑に制御される。このため
、鋳造機械の操作者はノズルの浸食又は閉塞、又は保持
容器中の金属温度の高過ぎ又は低過ぎに対して非常に限
定された仕方で応動し得るにすぎない。これらの応動制
限範囲を越えれば、鋳造作業は失敗する。
当業者はたとえば31.7mmより小さいオリフィス直
径を有する計量ノズルはアルミニウムをよむ鋼を鋳造す
るために使用される時に閉塞による誤動作を非常に起し
易いことを認めている。現象は時間に依存するので、有
効な計量時間はたとえば31.7朋より大きい直径を有
するノズル、たとえば非常に大きいスラブの連続鋳造に
適する大きなノズルにより得られることができる。小さ
いスラブ、プルーム及びビレットに対しては、特定され
たオリフィスの直径はたとえば61.7mm以Fに小さ
くなっており、誤動作の可能性はノズルの直径が小さく
なるにつれて急激に増加する。
アルミニウムを含有する0、棒鋼に対する計歇作用を維
持しながらノズルの閉塞の最小限にするだめに種々の提
案がなされている。例えば、アルインのような不活性ガ
スがノズル壁へ滲透して贈成分の酸化を妨げ且つオリフ
ィスの穴への酸化物のその後の付着を妨げるように構成
することによってノズルの設計をより複雑にすることは
提案されている。また、オリフィスの長さ対直径の比を
全体的に小さくし、実際に堆積物が付層する最小の壁を
与える円板状の計量オリフィスを1吏用することは提案
されている。更に別の提案(Mainyの米国特許第4
,313,975号、1981年1月16日)では、ノ
ズルの内部表面が酸化物の堆積物の成長を抑制する物質
で被覆されている。これらの及び他の多くの複雑なノズ
ル設計及び製作は高価であり且つ不確実な信頼性のある
変更をすることが困難であるという共通の欠点に悩んで
いる。装置からノズルのH1址機構を排除して等級、ビ
レット及びプルーム寸法の広い範囲のアルミニウム処理
鋼を鋳造すること全可能にする方法に対する要求がある
移動する鋳物が型壁に付着する問題に関し忙、例えば、
溶融金属のメニスカス及び壁の間の往1夏動接触線の」
二十数ピンチメートル(数インチ)の型の上部近くの線
に沿って裸の型表面に植物油又は鉱物油のようなフラッ
シュ蒸発可能な潤滑油の潤滑剤を与えることは鋼の連続
鋳造で知られている。この通常の方法は、潤滑剤がその
導入点から型壁をFへ自由に流れて抑制なく型表面をぬ
らす限り不動潤滑を使用する。往復動する型の下降行程
で、型の壁のこの無差別にぬれた部分は固化するビレッ
トの高温度移動表皮と接触して潤滑剤を型の壁からフラ
ッシュ蒸発きせる。このため、型の切ぎの上昇行程で、
型及びビレットの密接な相互作用の領域に潤滑剤がない
ので、部分的な付着が起り、且つ鋳物の固化する殻部は
殻部の引裂き又は破裂を生じさせ得る有害な引張応力の
作用を受ける。往復運動の全段階にわたって型壁及び鋳
物の間の界面を実際に潤滑することは有利である。
別の従来方法(例えば、Fastnerの米国特許第3
,888.294号、1975年6月)では、潤滑剤は
型中で鋼の溶融表面へ供給される鋳造粉末を溶融するこ
とによって得られる溶融スラグ又はフラックスである。
これでも、往復動する型の上昇行程で、型及びビレット
の界面を実際に潤滑して付着を妨げ且つ殻部の引裂き又
は破裂を防ぐ手段がない。
往復動サイクルの全段階にわたって型及びビレットの界
面に潤滑剤を入れて付着を最小限にし且つ鋳造金属の表
面品質を改善する装置を設けることによって不動潤滑の
この不充分さを見服する方法を提供する必要がある。ま
た、不動潤滑は達成し肖る鋳造速度をおさえるので、こ
れをさけて鋳造車度及び生産性を増す必閥がある。
〕(補の再酸化に関する第三の問題範囲は多くの当業者
により云はわれている。従来技術は、計量ノズルから流
出金属の流れを例えばアルコゝン又は窒素のような不活
ahガスで包んで溶融金暎の近傍から空気を排除する装
置をもっている。このため、例えば−ド記米国特許にあ
るように、金属の流れに接触し又はそれから離れたシュ
ラウド管を使用すること及び封合された囲いを維持しな
がら型の往復運動に適するように保護雰囲気の周りにベ
ロー装置を設けることは当業界で知られている。
米国特許: 3+4 o 2+757   Halllaay   
1968年9月24日6,840,062  Kenn
ey   1974年10月8日3+563+299 
  Schrage   1971年2月16日410
23.614   POllar(11975年5月1
7日ろ1833,050   Kashuba   1
974年9月6日3.572,422   工yman
    1971年6月26日再酸化を制御するこれら
全ての開示内容及び実施では、保護ガス及び周囲大気の
間の圧′カ差が零か又は非常に低い。これは、空気が保
護ガスに入り込み又は拡散して金属流及び(又は)メニ
スカスを酸化させることがあるのでとの保獲効果を制限
する。
准気スラi゛精練で高圧力非酸化ガスの囲いを使用する
ことは1974年1月29日付米国特許第3.788,
383号でMetzにより提案されており、まだ197
5年6月10日付米国特許第3.88 F3,294号
テFastnsrにより説明されている一般的な形式の
鋳造管又はシュラウド中で溶融金属の液体ヘラrを保つ
連続鋳造のための伸張可能の囲いにガス供給装置を使用
することは1976年9月25日付カナダ特許第934
,121号でNeθkOVskθkhにより提案されて
おり、また1976年7月9日付ソ連特許第05975
00号では、眠気−空気圧装置で準連続的鋳造型の周り
にガス加圧囲いを使用して型より上の金属の鉄静ヘッド
に反作用する圧力を制御することが記載されている。比
較的高い圧力のガス囲いを使用するこれらの例は個々に
又は組合せにおいて往復動型からの鋼の連続鋳造での再
酸化を排除する実際的問題に対する満足な解答を提供し
ない。これらの従来技術の例は当業者がそれらを産業で
採用するのをきらう固有の欠点をもっている。これらの
欠点は、漏斗状部及び型の間の重要部分が全体的に包ま
れていて操作者が目で装置の最適運転状態を監視し且つ
維持するのを妨げるような連続鋳鋼装置の運転の困難性
に関係する。高圧力囲いを用いる従来技術の別の重大な
欠点は型自体がある囲いの部分を封合する装置がなく、
そのため保膿ガスの重大で制御されない漏洩が型及び鋳
物の間の界面を通して下へ生じるので、過大な圧力の制
御が主要な問題になる。
低圧力囲い及び高圧カ囲いの両方の既知の技術に対する
改良が再酸化の制限に加えて運転上の要求に適応するこ
とが必要であるにちがいない。このため、封合を型内に
設けること、操作者がシュラウド゛R,型壁及び俊属メ
ニスカスを検催できること、型中で溶融金属上にたまる
非金属不純物を倹催し且つ除去し又は当業者がいう「探
し出し」できること、及び潤滑剤を型壁に供給し且つそ
の効果的な運転を維持する装置を案出することは必要で
ある。上記したこれらの欠点を克服し且つ上述した運転
上の要件を達成することは本発明の目的の1つである。
要約すれば、鋼の連続鋳造での6つの主要な問題範囲を
克服する別個の方法についての従来技術の提案について
の上記検討にがんがみて、計量ノズルを閉塞し且つ浸食
する傾向がなく、型及びビレットの接触区域の能動強制
潤滑が得られ、且つ全体的に封合されたガス囲いが金属
を再酸化から保護すると共に必要な程度の操作者相互作
用を許し且つ囲い内部で生じるプロセスの制御を許すよ
うにした鋼連続鋳造方法を提供することは望ましい。
本発明によれば、溶融アルミニウム含有鋼及び合金を連
続的に鋳造する方法が提供され、この方法は、 (a)  溶融金属を容器中の溶融金属の静ヘッドによ
って非計量オリスイスから溶融金属の静ヘッドを含む耐
火材料の管を通して、管を満たし且つ容器中の溶融金属
を往復動可能の型中及び管の周りの溶融金属のメニスカ
スに連結する溶融金属の柱として注ぎ、 (b)  型からの鋳造金属の引抜速度を調節すること
によって型出口近くの鋳造金属の表面温度を所定の範囲
内に維持し、 ((り  =lfを型に封合する伸張可能の室中のjJ
11圧不活性がスで溶融金属の露出したメニスカスを覆
べ(a)  メニスカス上の不活性ガスの圧力を調節し
て容器及び管中の溶融金属の静ヘッドを保ら且っ型中で
の鋳造速度とほぼ同じ体積割合で流れる溶融金属で管を
満たして保ち、 (θ)型人口においてメニスカス及び型壁の間に型潤滑
剤を連続的に供給し、それにより。
(f)  型潤滑剤が金属及び型の間に不活性ガスの封
合を形成し、且つ (g)  加圧不活1生ガスが型潤滑剤を金属及び型の
間に押入れでそれらの間の界IM摩擦を減少すること、 からなる。
更に、本発明によれば、溶融アルミニウム含有鋼及び合
金の連続鋳造装置が提供され、この装置は、 (a)  溶融金属の非計祉出ロオリフイスを有する溶
融金属の容器と、 (b)容器から溶融金属を受ける往復動可能の型と、(
C)  作動中、管を満たし且つ容器中の溶融金属を型
中及び管の周りのメニスカスに連結する溶融金属の柱を
含む溶融金属の静ヘッドを含む耐火材料の管と、 (d)  型からの溶融金属の引抜速度を調節すること
によって型出口近くの鋳造金属の表面温度を所定の範囲
内に維持する装置と、 (e)  メニスカスを覆い且つ管を型に封合する伸張
可能の室と、 (f)  加圧不活性ガスを伸張=iJ能の室内及びメ
ニスカス上へ供給する装置と、 (g)  メニスカス上の不活性ガスの圧力を調節して
作動中に容器及び管中の溶融金属の靜ヘッドを保ち且つ
型中の鋳造速度とほぼ同じ体積割合で流れる溶融金属で
管を満たして保つ装置と。
(h)  型入口においてメニスカス及び型壁の間へ潤
滑剤を連続的に供給する装置と、 からなる。
本発明の若干の実施例では、型の潤滑剤はフラッシュ蒸
発可能な油である。
型の別の実施例では、潤滑剤は鋳造粉末である。
好ましくは、酸化物の付着物をメニスカスから検知し且
つ除去する装置が設けられる。
本発明では、閉塞を起し易い計量ノズルの必要がないの
で、#造される鋳物の断面積のかなりの部分の大きさの
非常に大きいオリフィスを使用し得る。これは鋳造機械
を通る鋼の流速が型を出る時の製品の表面温度を測定す
ることによってのみ制御されるように構成することによ
り達成される。
更に、溶融金属を含む容器及び型の間の伸張可能な室中
の高圧力不活性ガスは、・gから出る溶融金属の周り及
び往復動可能な型中の溶融金属のメニスカス上の不活性
ガスの圧力によって溶融金属静ヘッドq中に液体金属の
柱を支え且つ維持するために使用される。これは必要な
不活性ガス圧力を維持するためにビレット及び型の間に
封合を必要とする。この要求は潤滑剤が封合をも行なう
能動方式の型潤滑を同時に行なうことによって独特にか
なえられる。潤滑剤は、型−ビレット空気間隙として従
来知られているところに押入れられて型及び移動インゴ
ット表皮の間の界面摩擦を減少し1つこれらの間に不活
性がス封合を設けることによってこれら機能の両方を達
成する。
第1図には、溶融金属2のだめの容器1を有し、該容器
が静ヘッドにより容器1からそれを通って流れる溶融金
属6のだめの出口オリフィス4を有し、出口オリフィス
4を流れる時に溶融金属6を受けるだめの既知の形式の
往復動可能の冷却された型8と、溶融金属6の流路を包
み且つ容器1及び型8に封合された伸張可能の室10と
、加圧された不活性ガス全室10へ供給するだめの装置
12及び13とを有する溶融金属を連続的に鋳造する装
置が示されている。
作動中に、溶融金属は容器1から出口オリフィス4を通
って溶融金属6の自由落下流れとして型8中へ流れ、そ
こでそれは捧に連続的に鋳造され且つ通常の引抜装置(
図示せず)によってそれから引張られる。大気圧力より
僅かに高い例えば窒素のような加圧された不活性ガスが
室10中へ供給されて溶融金属6の流れを大気の酸素か
ら離して覆い且つ溶融金属6の再酸化を最小限にする。
溶融金属6の自由落下流れは容器1からオ・リフイス4
を通って流出し、その断面積はそれを通る金属の流敬を
制御し、従って金属が型8内で鋳造される敵を制御する
。これはオリフィス4の断面積がその中に堆積される酸
化物によって閉塞されるに充分小さいことに帰着される
次に第2図及び第6図を参照すると、第1図に示したも
のと同様な部分を同じ符号で示し且つ前述した説明はそ
れらを説明するだめにあてはめられる。
本発明のこれらの実施列において、出口オリフィス4は
その断面績が型の空所の断面績のかなりの部分を占める
ように大きい直径を有する。例として、型の空所が12
7mm×127羽(5in X51n)のビ1ノットを
鋳造するように設計されているならば、従来技術の計緻
ノズルは大抵の鋼等級及び運転条件に対して直径15m
rnのオーダーのものである。これに対して、本発明の
実施列では、オリフィス4の相当寸法は直径60mmを
越えることができ、このため閉塞に対するオリフィス4
の影響度は無視し得る割合にまで減少されるので、アル
ミニウムを含む鋼をそれを通して流すことをoJ能にす
る。オリフィス40ドに、当業界で滑動ケ”−ト16と
して知られてり板14が配設されている。滑動ゲート1
6の主な機能はオリフィス4から型8への通路を締め切
り且つ開くことである。滑動ケゞ−ト16は鋳造作業を
急速に中止させるために1吏用され得るが、もちろん作
業開始時に閉位置から開位置へ移動され夛る。別の!特
徴を滑動ケゞ−ト16に1投けることができる。例えば
、セラミック板14に多数の穴(図示せず)を設けて滑
動ケゞ−ト16を適当に削出tことによって数個の穴の
1つをオリフィス4へ開くことができることは当業界で
知られている1、この特徴は運転開始時に板14の小さ
い穴を割出すことによって耐火管18の底までの型の充
填速度を制限し、次にオリフィス4の穴と寸法が同等の
板140大きい穴を割出すことによって有利に使用され
得る。溶融金属ヘッドを含む耐火利1斗・庁18は伸張
可能の室1o中にある。・碑18は滑動r−)16を介
してオリフィス40周りに延在する容器10部分に封合
された一端20を有して溶融金属6がオリフィス4を流
れる時に溶融金属6を受け、はつ作動中に管18を満た
す溶融金属の柱を含み且つ容器1中の溶融金属を型8へ
の人口26中の溶融金属のメニスカス28に連結するよ
うに配置された他端22を有する。
伸張可能の室10はガスケット30及び32によってそ
れぞれ容器1及び型8に封合された可撓性ベローを有す
る。加圧不活性ガスを室10中へ供給するだめの装置1
2はソレノイド弁34を設けている。不活性ガス出口3
6が室10に設けられており且つ出口36はソレノイド
弁38を有する。・庁18は好ましくは米国ピッッパー
ゲのヴエスヴイアス・クルージプル社により市販されて
いる融合シリカ又は黒鉛処理アルミナのような高い熱衝
撃抵抗の耐火材料で作られる。・計18の端22は入口
26中の溶融金属z4中へ25朋から50mmの範囲の
深さまで延在することかできる。
メニスカス28のレベルは例えば型8の外部のガンマ線
源40及び検知器42を用い又は型8に埋込−まれた熱
(対44を用いるいくつかの既知の検知装置の1つによ
って検知されることができ、且つ斯かるレベル検知装置
はメニスカス28のレベルが旨くなりすぎる時に加圧不
宿性ガス源(図示せず)から弁34全通して受入れるこ
とによって、及びメニスカス28のレベルが所望のレベ
ルより低く検知される時に不活性ガスを伸張1丁能の室
10から低圧力室(図示せず)又は大気中へ解放するよ
うに弁38を開くことによって伸張可能の室10中の絶
対ガス圧力をソレノイド弁34及び38を介して自動的
に制御するだめに使用される。このようにして、容器1
及び管18中の溶融金属6の鉄静ヘッドhはメニスカス
28に作用する閉じ込められたガスの圧力によって連続
的に且つ自動的に増減制御されて容器1中の溶融金属の
静ヘッドを維持し且つ型8中での鋳造速度とほぼ同じ体
積割合で流れる溶融金属で管18を満たして深つ。
本1発明の別の実施例では、弁34及び38は、室10
中の所望の圧力を維持するようにメニスカス28の検知
装置からの信号によって流出大扉を別々に制御しながら
室10へのガスの一定流出入全許し且つ同時に鋳造作業
中に保護ガスの一新又は交換をイtすような設計にする
ことができる5、実際には、伸張可能の室10中の不活
性ガスの制御される圧力は、・ulBを通る溶融金属6
の不活性ガスに及ぼす加熱作用によって、及び往復動d
1能な型の往復運動によって生じる圧縮及び膨張作用に
よって、乱れる。この実施例では、これらの乱れは1時
間導関数信号dp/d、  を得且つメニスカス検知装
置により決定される不活性ガス圧力からの不活性ガスの
圧力変動の予知で弁34及び38を作動させるために使
用される圧力感応変換器46を圧力制御装置dに組込む
ことによって修正される。このようにして、平均圧力か
らの不活性ガスの圧力の周期的変動又は平均圧力から離
れる圧力変化は両方共充分に打消される。同様に、前述
した圧力制御装置は、容器1中の溶融金属2のレベルが
鋳造過程で変化する時、即ち鋳造中に増加し又は追加の
溶融金属を容器1へ供給する時に増加する時に生じるh
の変化を補償するようにメニスカス部におけるガスの絶
対圧力を自動的に調節する。
前述したように、管18は型8からの鋳造速度とほぼ同
じ体積割合で流れる溶融金属で充たされて保たれ、且つ
この流れは型8からの製品の引抜体積によってのみ制御
され、これは後述するように型8の出口に近い鋳造金属
の表面温度を所定の範囲内に維持するために使われる。
往復動=f能の型8は作動中鋳物に関して往復動され得
る既知の形式の型である。油53又は液体スラグ54の
形の潤滑剤は適当な供給口55を通してメニスカス及び
型壁の接触線へ与えられて型の人1」26中で力11圧
ガスを封合する。
伸張可能の室10は同筒状部分48、ベロ一部分50及
び封合フランジ付円板状端壁52を有する。
第2図に示しだ!施列では、管1Bの穴は一定断面で示
されているが1本発明の別の実施例ではα18は鋳造さ
れる製品の寸法及び形状に適する適当な形状になってい
る。従って、本発明は一定断面の穴をもつ管18を使用
することに限定されず、後述するように例えば丸形又は
長方形断面の漏斗状穴金有する管18を含む。
作動中、例えば溶融鋼のような溶融金属は、溶融金属の
静ヘッドhによって溶融金属2を容S1の出口オリフィ
ス4から伸張6丁能の室10中の管18を眞して往復動
「jJ能の型8中へ導入し、浴融金属60通路を覆いほ
つ容器1を型8に封合することによって連続的に鋳造さ
れ、一方、例えば窒素のような不活性ガスがメニスカス
28上の不活性ガス圧力Pに適する圧力で供給管12に
より伸張口f能の室10中へ供給されて型8中の鋳蹟喰
とほぼ同じ体積割合で流れる溶融金属6で管18を満た
して保つ。
型8が中間位置のあたりを往復動する時に型8の人口部
分中及び管18の端部の周りに溶融金属のメニスカス2
8を1呆つために、型8の上記往復動により誘起される
伸張可能の室10中の圧力変動は往復動可能の型8の運
動に応動してソレノイド弁34及び38を動作させるこ
とによって補償され得る。伸張可能の室10中に所定の
ガス圧力を保つ別の装置は第2図に50で示しだベロー
と異なる設計のベローを伸張可能の至10の壁に設けて
いる。この別のベローは、ベローによって囲まれた容器
λがm8の往復動により設定される限界内でのベローの
圧縮又は膨張の程度にかかわりなく常にほぼ一定である
特徴を有する。このほぼ一定な容積の特徴は例えば若干
の高温度束合材料のような弾性耐熱性材料のベロー壁の
三角形セグメントを構成することによって達成され得る
。これらによって、及び当業界で知られている他の装置
によって、型8のピストン状運1助による室中の圧力変
化は実質的に減少されてメニスカス280レベルの許容
し得る程小さい振動を生じる。実際上、このメニスカス
28のレベルの許容変化は±6mmから±6mm−まで
(±0−1251nから:l: 0.25 inまで)
の範囲である。
溶融金属を鋳造する時、圧力P (psi)はh (i
n、)で表わすと、P=14.7+0.27hとなり、
Pd:士0.1 psiより良くd用脚される。
現存の装置及び手段の乱れを最小にして本発明の実施例
を付ノJ目し得る現存の鋼鋳造用連続鋳造機械の設計で
は、距離りは63.5〜127Cm(25〜5 Q i
n )のオーダーであり得る。このだめ、提案された改
良方法の適用は約20〜28 psiの範囲の絶対囲い
圧力を必斐とする。
上記から、鋳物を型から引抜く速度は溶融金属がオリフ
ィス4から流れる速度を制御すること、及びこの改良が
=t−1オリフィス4(第1図)が鋳造速度を制御する
従来技術と逆であることは当業者に明らかであろう。更
に、計量ノズルを通る流れの考慮事項から鋳造速度を切
離せるならば、連続鋳造の操作上の自由度が大きく増し
、且つ利用する鋳造速度が操作者の適当と考える値で操
作者により指令され得ることは当業者にとって明らかで
あろう。実際上、鋳造速度が型の下での許容し得るほど
小さい割れが起り得る程度に生産速度を最大にするよう
に制御されることは好ましい。このため、本発明の一実
施例では、型中の熱交換率が鋳造速度の最大許容値を操
作者に指示する。この型熱交換の程度を型出口に近い鋳
造金属の表面あることが判明した。
第6図に、これを達成する装置の例が示されており、ス
ペクトルのデータを鋳物の輻射表面57から計器58へ
伝達する光学繊維のような温度測定装置即ちセンサー5
6を有する。計器58の電子制御装置は観測されるビレ
ット温度を操作者設定温度範囲と比較し且つ通常の引抜
ロール(図示せず)の速度を増減する制御装置159へ
の信号と比較する。このようにして、鋳造速度は表面5
7の温度に依存し、所定の範囲より高く又は低くなる。
別の実施例では、温度センサーは型8に取付けられてそ
れと共に往復動し、且つ表面57がらスケールを除去し
て真の金属表面を温度センサー56を露出させるすくい
器又は削り器を有する。
アルミニウム鋼のだめの典型的な温度範囲け11’ 1
0”0〜1125℃である。
1つ以上のソレノイド弁口34全通して圧力着座口60
は配置可能な光学繊維61を導いて室の内部、シュラウ
ド18の状態及びメニスカス28の清浄度を見ることが
でき、溶融金属のメニスカス28をすくい取ってそれか
ら酸化物の浮いて付着しているものを除去するだめに設
けられ得る。
斯かる観察又はすくい取り装置は往復動する型に取付け
られることができ、又は例えばフランジ52を通る水冷
すくい取り及び(又は)観察装置63のような、囲いの
静止部分を通して導入され得る。61及び63のような
目視により動作することができ、又は光信号を視界の温
度測定に変換することができる。加圧囲い内の機能に相
互作用し且つそれを管理するように操作者を助けること
を含む他の特徴は、例えば酸素のような不純ガスの度合
を検知するガス分析センサー64の使用を含むことがで
きる。始動前及び始動中の装置の備えはフランジ48及
び5zの直視口によって向上される。本発明の別の実施
例では、7ランジ48.52及びペロー10の相対位置
及び高さは部分48及び52のヒンジ及びガスケット部
分(図示せず)を開いてシュラウド20及び潤滑通路6
6及び70へ接近し得るように変更され得る。
第4図から第6図まででは、第1図から第6図までに示
した部分と同様な部分は同じ符号で示され、且つそれら
についてのこれまでの説明はそれらを説明するためにあ
てられる。
第4図及び第5図に示した実施例は潤滑剤及び封合剤を
金属メニスカスへ送出する装置を有する。
第4図では、ヘッダー管65が通路66中に封合剤を含
み、それは圧力により型壁67へ供給され且つそこから
メニスカス68へ供給される。供給圧力は測定される囲
い圧力Pより僅かに高くなるように制御される。第5図
には、液体スラブ封合剤を形成する鋳造粉末を供給する
装置が示されている。粉末は加圧アルゴン管69によっ
て気圧で送出されるか、又は71で示すような供給端か
ら通路付フランジ70を介して型入目部分26中へ吹き
込まれることができる。
また、第5図には、前述した漏斗状耐火性管72が図示
されており、その使用は管22の端及び型壁67の間に
金属の固体橋絡を作ろうとするのを制限する。
第6図には、封合剤及び潤滑剤として材料を両用するこ
とが概略的に示されている。第6図では左半部が油の1
吏用を示しており、且つ右半部が液体スラグを形成する
鋳造粉末の使用を示している。
両方の場合、図面は往復動型8の下降行程の底に属する
状態を概略的に示している。メニスカスの厚い油膜は型
8の下側部分中に生じる空隙中の大気73へ排出されよ
うとする圧力Pによって型−ビレット空隙をFへ押込め
られる。図示したように送出され、又は管69(第5図
)によって送出される通路70中の鋳造粉末を使用する
場合、図面は部分的に焼結した粉末層74が溶融鋼のメ
ニスカスーヒで液体スラ〃ゝ膜75に変えられ、それに
よりスラ〃゛が伸張可能の室容積16を封合し、且つ大
気73へ排出しようとする伸張可能の室中で圧力Pの作
用により型及び鋳物の間を下方へそれ自体押出されるこ
とを示している。液体スラブ封合剤は鋳物表皮及び型壁
の間の効果的な潤滑及び熱伝達率の増大の両方を行なう
保護層を鋳物の表面に形成する。
本発明により、容器1中又は金属調製の前段階でアルミ
ニウム脱酸又は還元される等級の鋼及び合金を容器1か
ら鋳造することを可能にし、且つアルミニウムを型8中
へ直接に加えることはもはや必要でない。溶融アルミニ
ウム脱酸鋼がこのようにして本発明によって鋳造され得
ることは、はるかに大きいオリフィス4を使用し得るか
らであり、即ちその壁へのアルミニウム含有物の堆積に
よって閉塞の影響を受けない寸法のオリフィス4を使用
し得るからである。この例として、残留アルミニウムJ
t0.04重量係を有する容器1中のアルミニウム処理
鋼はオリフィスの直径が約61.7mW (1,25i
n、)より大きくないならば一加熱(60分まで)の鋳
造中オリフイスキの閉塞が生じることは当業界でよく知
られている。重力により流れる鋼の自由流動送出祉はこ
の寸法のオリフィスを通して大きいので本発明前にはア
ルミニウム含有鋼については非常に大きいプルーム又は
スラブだけが鋳造されることができだ。これに対して、
I Q、2GWLX 10.2cIrL(4X ’4 
in )から15.2x 15.2cm−(6x 6 
in )までの範囲の寸法の小さいビレットの鋳造で液
体金属流を制御するために本発明前に使用されていた直
径15.9 m1ft (0,625in)の小さいノ
ズル・オリフィスはアルミニウム処理鋼を容器1中で使
った場合オリフィス4を急速に閉塞した。本発明ではオ
リフィス40寸法又は伸張可能の室10中のガス圧力が
溶融金属の流れを割I11. Lないので、従来使用し
得たものより大きなオリフィス4を使用することが可能
であり、それによりオリフィス4でのアルミニウム酸化
物の蓄積は長期間にわたって許容することができ、連続
鋳造を可能にし、且つ大きなオリフィス4を完全に閉塞
するようなきびしい状態に達することがない。容器1か
らオリフィス4を通って型8への溶融金属の流量を以前
大きく減少していたオリフィス4の部分閉塞は、部分閉
塞した大きいオリフィス4を通る液体金属の流れが並の
ビレット寸法に対して充分小さく且つ型8からの半固体
鋳物の除去量によってのみ制御されるのでもはや考慮外
である。
アルミニウム含有鋼及び合金の全てのτ1法の製品を鋳
する装置を設けることに加えて、大きいメーリフイスの
使用に固有の高圧力容器を封合することと、型−V&造
金金属界面をドる潤滑剤のカロ圧流によって型の上昇行
程動作を維持する能動型壁潤滑剤として封合剤を利用す
ることとの2つの目的のため油又はスラl゛を使用する
ことにより型−ビレットの界面の潤滑効果を増大する装
置が設けられる。この後者の作用は型壁に垂直の刻み目
又は通路を加工する既知の技術によって更に高められる
改良された型潤滑の条件下でアルミニウム処理鋼を鋳造
する装置を提供することに加えて、本拮明は従来技術の
提案より優れた形の再酸化制御を提供し、且つ装置の第
二又は第三順r〜γの観点によってではなく鋳造金属の
固化する殻及び型のIHlの熱交換である連続鋳造゛で
の唯一の最も重要な現象によって指示される鋳造瞳の制
御を可能にする。
このパラメータだけを用いて、及び′JA造金属の表面
の出口温度を測定することによってそれk IW 1<
して、鋳造プロセスは直接に制御11ツれて鋳造速度を
最大限にし且つ割れ破壊の起るのを最小限にする。
鋳造法度を改善し且つ型−ビレット摩擦全減少すること
によってアルミニウム脱酸鋼を連続鋳造する動作面の改
良に加えて、本発明は鋳造速度が独立変数であるので使
用し得る鋳造温度の許容範囲を広く増大する追加の利点
を有する。これは従来技術及び本発明に固有の可能性の
下記の一般化した説明によって説明され得る。従来技術
では、最適鋳造速度(vo)は型8の熱伝達時性(Ho
)及び最適金属過熱(To)により関連し且つ決定され
る。
使用されるオリフィス4の直径は正確に過熱(To)時
に体積流速(vO)で液体金属を供給する直径である。
オリフィス4の直径を(Do)とする。従来技術でこれ
らのパラメータの全ては相互依存しており、月一つそれ
らの外側の狭い限界の1つの変化はプロセスの失敗を生
じる。例えば、過熱(To)が(′r)まで低ドすると
、(To>T)、直径(Do)を有するオリフィス4を
通る鋼の流動性は減少し且つ(”o )は(vl)まで
低ドする。(T<<To)の極端な場合、例えば鋼に対
して(To −T>j 00℃)の時、オリフィス4に
おける熱損失はオリフィスの完全閉鎖を生じ、且つ注湯
及び鋳造の停止を生じることがある。他の極端な場合、
もし過熱(To)が最適値より大きいならば(T>To
)、直径(Do)を有するオリフィス4を通る流速は僅
かに増加されるが、より重要なことは(Ho)又はそれ
より僅かに高い型8の熱交換区域での金属の滞留時間は
過大な過熱を消散するに充分なだけ長くなく、且つ同化
が少なく生じ、不充分な厚さのインコゝット殻が形成さ
れて型80出1」で破壊し且つ溶融金属の噴出が生じる
。これは(vo)が(Do)によってだけ条件づけられ
るので(vo)を低下させることによっては避けること
ができない。このため、実際には、(To)からの液体
金属の過熱のずれは従来技術ではプロセスの破壊を導い
ている。
本発明では、(To) 、 (Do)及び(Ha) 、
及び(”o)の広い範囲の値が装置停止を大きく減少さ
するために有効に組合せられることができる。(”o)
 k(Do)と独立に変化さすることかでき、それによ
り例えば溶融金属の過熱が既知のプロセスで最適である
とされる直より高い場合に、(V)を一方的に減少して
型8の出口において破壊しない安全な固化された殻を形
成するに充分な型8中での金属の滞留時間を与える。も
し過熱(To)が最適値より低いならば、本発明ではオ
リフィス直径(Do)が従来技術のオリフィス4の断面
績より大きさを数倍大きくすることができるので小さい
オリフィス4はもはやγ/f、れを停止させない。
要約すれば、本発明の利点はこれまで利用し得た温度よ
り広い範囲の鋳造温度を有する液体金属体の好結果の連
続鋳造をし得るにある。更に、従来技術では、ノズル閉
塞による(DO)の減少にはノズル浸食による(D。)
の増加が両方共鋳造速度に1n接影響し且つ連続鋳造プ
ロセスを妨げるので、オリフィス直径(Do)の小さな
変化だけが許容し得る。本発明では、オリフィス寸法(
D。)はプロセスの運転に小さな又は無視し得る重要性
分もつ。
本発明の別の利点は、達成し得る熱伝達率の増加をみれ
ば当業者に明らかであろう。伸張6丁能の室10中でメ
ニスカスより上の不を内性ガスによりメニスカス28上
に加えられる圧力は固化する鋳物の外側表面及び型8の
壁の間の熱伝達を改善する点で有利である。この利点は
、型8の壁に接触し且つそれから収縮する鋳物の制温固
化殻の自然傾向が液体金属内部から型8の壁に作用し且
つ固化する殻を型8の壁の方へ外側へ膨らまそうとする
溶融金属の流体静力学的力の増加によって抵抗されるの
で生じる。当肩界でよく理Inされているように、鋳物
の液体芯の加圧によって及び空隙中へのスラグ潤滑剤の
押出しを高めることによって本発明により得られるよう
な鋳造される溶融金属の表面及び型80間の空隙の減少
は、鋳造される溶融金属及び型8の間の熱伝達宇金増加
さ(丈て鋳物に高い固化速度を生じさせる。このように
して高い同化速度を生じることによって1本発明はアル
ミニウム処理されているか否かにかかわりなく全ての製
品の鋳造速度の大きく有利な増加金可能にする。
本発明の多くの他の利点は連続鋳造の当業者にとって明
らかであろう。オリフィス4を通る流れの7間御におい
て容器1中の液体の深さがプロセスに関連しないので、
浴融金属の深いレベル又は浅いレベルのいずれをも容易
に許容し得る。漏斗状容器中での金属の大きい深さは含
有物の浮遊を促進する。金属の浅い深さは連続鋳造運転
を容易にする。鋳造速度は型中の熱交換率によって指示
される最大Iiiまで随意に変えられ得るので、金属の
新しい供給が得られる前に容器1が空になるのを避ける
ために鋳造プロセスをゆっくり行なうことができる。生
産コストは全ての製品の寸法及び等級に対して共通の寸
法のノズルのための安価の耐火材料を使用することによ
って下げることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は通常の浴融金属連続鋳造装置の部分の断面概略
側面図であり、第2図及び第6図は本発明による溶融ア
ルミ冊つム含有鋼及び合金連続鋳造装置の部分の断面概
略側面図であり、第4図及び+;J5図は第2図の部分
の拡大断面概略側面図であって改良された潤滑効率を達
成する構造を示しており、第6図は加圧された伸張uf
能な室の内部を封合するための潤滑剤の供給についての
第2図及び第5図の装置の特徴の細部の1所面11課1
11行側面図である。 1・・・容器、  2.6.24・・・溶融金属、4・
・出口オリフィス、8 ・型、10・・室、16・・・
滑動デート、  28・・メニスカス、36・不活性ガ
ス出口、  18.69・・−管、74・・・粉末層。 代理人  浅 村   皓 外4名 牙 1a 2?2g 7≦・4F1 45四

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)  溶融アルミニウム含有鋼及び合金を連続的に
    鋳造する方法において、 (a)  溶融金属を容器中の溶融金属の静ヘッドによ
    って非計量オリフィスから溶融金属の靜ヘッドを含む耐
    火材料の管を通して、管を満たし且つ容器中の溶融金属
    を往復動可能の型中及び管の周りの溶融金属のメニスカ
    スに連結する溶融金属の柱として注ぎ、 (b)  型からの鋳造金属の引抜速度を調節すること
    によって型出口近くの鋳造金属の表面温度を所定の範囲
    内に維持し、 (C)  管を型に封合する伸張可能の室中の加圧不活
    性ガスで溶融金属の露出したメニスカスを覆い、(d)
      メニスカス上の不活性ガスの圧力を調節して容器及
    び管中の溶融金属の静ヘッドを保ち且つ型中での鋳造速
    度とほぼ同じ体積割合で流れる溶融金属で管を満たして
    保ち、 (e)  !入口においてメニスカス及び型壁の間に型
    潤滑剤を連続的に供給し、それにより、(f)  型潤
    滑剤が金属及び型の間に不活性ガスの封合を形成し、且
    つ (g)  加圧不活性ガスが型潤滑剤を金属及び型の間
    に押入れてそれらの間の界面摩擦を減少すること。 からなる溶融アルミニウム含有鋼及び合金の連続鋳造方
    法。 (2、特許請求の範囲第1項記載の方法において、型潤
    滑剤がフラッシュ蒸発可能の潤滑油である方法。 (3)特許請求の範囲第1項記載の方法において、型潤
    滑剤が鋳造粉末である方法。 (4)  特許請求の範囲第1項記載の方法において、
    酸化物付着物をメニスカスから検知し且つ除去すること
    を含む方法。 (5)浴融アルミニウム含有鋼及び合金を連続的に鋳造
    する装置において、 (a)  溶融金属の非計量出ロオリフイスを有する溶
    融金属の容器と、 (1))  容器から溶融金属を受ける往復動可能の型
    と、(0)  作動中、管を満たし且つ容器中の溶融金
    属を型中及び管の周りのメニスカスに連結する溶融金属
    の柱を含む溶融金属の静ヘッドを含む耐火材料の管と、 (d)型からの溶融金属の引抜速度を調節することによ
    って型出口近くの鋳造金属の表面温度を所定の範囲内に
    維持する装置と、 (θ) メニスカスを覆い且つ管を型に封合する伸張可
    能の室と、 (f)  加圧不活性ガスを伸張可能の室内及びメニス
    カス上へ供給する装置と、 (g)  メニスカス上の不活性ガスの圧力を調節して
    作動中に容器及び管中の溶融金属の静ヘッドを保ち且つ
    型中の鋳造速度とほぼ同じ体積割合で流れる溶融金属で
    管を満たして保つ装置と、(h−)  型人口において
    メニスカス及び型壁の間へ潤滑剤を連続的に供給する装
    置と、 からなる溶融アルミニウム含有鋼及び合金の連続鋳造装
    置。 (6)特許請求の範囲第5項記載の装置において。 メニスカス上の酸化物の付着物の生成を検知し且つそれ
    をメニスカスから除去する装置を有する装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015182132A (ja) * 2014-03-26 2015-10-22 新日鐵住金株式会社 加圧式連続鋳造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54158334A (en) * 1978-06-01 1979-12-14 Concast Ag Method and apparatus for continuous metal casting in single or multiple strand casting equipment
JPS577364A (en) * 1980-06-13 1982-01-14 Nippon Steel Corp Pouring method for molten steel in continuous casting

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